Türkiye’de Sürdürülebilir Kalkınma Anlayışı ve Uygulama Alanları

Projetos de filtros mais recentes, dispostos após a pré-ozonização, utilizam meios de CAG ao invés dos tradicionais areia e antracito para remover subprodutos carcinogênicos da ozonização e reduzir os altos níveis de COA (carbono orgânico assimilável) da água ozonizada. Além disso, a substituição de meios filtrantes convencionais pelo CAG e a adição de uma camada de CAG sobre leitos já existentes, tem sido avaliada e implementada em muitas plantas na Europa e EUA, não somente pela pré-ozonização, mas também pelo o controle de gosto e odor ou remoção de substâncias químicas orgânicas sintéticas, encontradas na agricultura e em descartes industriais e urbanos.

A remoção de subprodutos da ozonização por leitos de CAG depende muito do crescimento de microrganismos neste leito, que passa a ser denominado filtro biologicamente ativo ou biofiltro. Em estudos de biofiltração realizados por Liu; Hucker e Slawson (2001), um período mínimo de 20 a 40 dias foi necessário para que os biofiltros (operados à 20 ºC) atingissem remoções estáveis de compostos mais facilmente biodegradáveis.

Filtros comuns de areia e antracito também podem se tornar biologicamente ativos por meio de uma adequada pré-ozonização, porém a concentração de biomassa será menor do que aquela formada em leitos de CAG. Estudos realizados por Wang; Summers e Miltner (1995) mostraram que meios de CAG foram capazes de reter mais biomassa do que meios filtrantes de areia ou antracito, apresentando de três a oito vezes mais biomassa. Adicionalmente, a biomassa dos leitos convencionais é facilmente arrastada durante a contra lavagem realizado com cloro residual, ao contrário dos de CAG, que conseguem reter a maior parte da biomassa.

Com relação aos compostos orgânicos, como a maior remoção de carbono orgânico total (COT) é alcançada nos primeiros 15-20 cm da camada do leito (implicando em um TCLV de cerca de 1,5 min) onde a quantidade de biomassa é maior, muitas estações adicionam uma camada de CAG acima do leito filtrante existente e reduzem o tempo de lavagem para 2-3 min de maneira a não remover a biomassa.

Para o processo de adsorção, é preferível um CAG de pequeno tamanho e de alto coeficiente de uniformidade; já para o processo de filtração, são requeridos grãos de tamanho maior com um pequeno coeficiente de uniformidade, o que é essencial para obter-se uma carreira de filtração mais longa e um efluente de boa qualidade. Projetos de filtros mais recentes, incluindo os com leito de CAG, são compostos de camadas com tamanho efetivo de 1,2 a 1,5 mm; coeficiente de uniformidade < 1,4 e profundidade no leito de 1,8 a 2,1 m; com ou sem uma pequena camada de areia no fundo. Esta fina camada de areia (profundidade de 25 cm e tamanho efetivo de 0,55 a 0,60 mm) serve como uma barreira contra possíveis passagens de bactérias, protozoários, rotíferos e até mesmo nematóides, pelo CAG carregado desta biomassa. Prefere-se utilizar CAG de carvão ao invés de madeira como meio filtrante e para remoção do COT.

Existem três principais questões operacionais relacionadas aos filtros de CAG: (1) controle da biomassa; (2) controle da dosagem de determinados produtos químicos antes da entrada no filtro e (3) controle das condições anaeróbicas dentro do meio. A ozonização de águas com alto teor de MON (COT) produzem uma elevada concentração de biomassa quando a temperatura da água é mais elevada. Mesmo com contra lavagem ar e água, a perda de carga aumenta mais rapidamente com o tempo, reduzindo a carreira de filtração. Assim, as estações de tratamento adicionam cloro (0,3 a 0,5 mg/L) à contra lavagem até que a perda de carga se normalize. No entanto, a contra-lavagem de um filtro com água não clorada é preferível devido à concentração de biomassa mais elevada e ao melhor controle de aldeídos, COA, COT e precursores dos DBP (MILTNER; SUMMERS; WANG, 1995). A contra lavagem a ar não parece ser prejudicial ao desempenho da biofiltração (AHMAD et al., 1998; LIU; HUCK; SLAWSON, 2002) e à remoção de COT, conforme apresentado na Figura 3.2.4 (EMELKO et al., 2006).

Estratégia de contra lavagem e temperatura da água - ºC Ar Sem ar Ar Sem ar R em o çã o d e C O T ( % )

Figura 3.2.4: Remoção de COT em filtros de CAG (EMELKO et al., 2006).

A aceitabilidade do cloro na água de contra lavagem dos filtros pode depender dos objetivos do tratamento. Se o objetivo é remover componentes facilmente biodegradáveis (subprodutos da ozonização e COA), a presença do cloro na contra lavagem pode ser aceitável. O que pode não ser verdade se a biofiltração destina-se a remover a demanda de cloro, os precursores dos subprodutos da cloração, ou ambos (URFER et al., 1997).

Literaturas disponíveis sugerem que a contra lavagem de filtros biológicos, com ou sem ar, pode levar a perdas não significativas da biomassa alojada; uma vez que a bactéria parece se ligar mais fortemente ao meio filtrante do que às partículas não biológicas.

Outros cuidados tomados pelas estações de tratamento dizem respeito à seleção do tipo de produto químico que alimenta um filtro de CAG. A adição de polímero como auxiliar de filtração é uma prática bastante comum em filtros convencionais de alta taxa, mas que diminui significativamente a capacidade de adsorção do CAG, podendo liberar monômeros de acrilamida (carcinogênicos) através da quebra da cadeia do polímero pela biomassa.

O permanganato de potássio é adicionado para o controle de ferro, manganês, gosto e odor, porém se praticado por longos períodos de tempo, os grãos de CAG ficam cobertos pelo óxido de manganês, reduzindo ou até perdendo a sua capacidade de adsorção.

A terceira questão operacional diz respeito a deixar o filtro de CAG em “standby” (fora de operação) durante um longo período, sem drenar a água parada. Esta situação cria uma condição anaeróbica dentro do filtro, que quando este é posto em serviço, gera um problema de gosto e odor, além de liberar ferro e manganês solúveis. O problema de gosto e odor é resultado da matéria orgânica em decomposição e do sulfeto de hidrogênio. O ferro e o manganês reduzidos, liberados pelo CAG, irão produzir uma alta coloração quando o cloro for adicionado à água durante o estágio final de desinfecção. Dessa forma, as estações costumam aplicar ar de tempos em tempos em filtros já drenados de CAG, que ficam sem operar por mais de duas a três semanas.